广西建工冶建公司第二分公司 广西省柳州市 545002
摘要：我国城市发展速度的不断加快，伴随的是城市建设项目的高施工质量要求，其中城市污水的有效治理与市民的生活质量息息相关，传统的城市污水管道埋管方法在现代施工中受到一定的限制，因此加强对城市污水管道施工的研究具有重要意义。文章主要针对城市污水管道顶管施工原理、施工工艺及注意事项等问题进行简要探讨和研究，以供同行参考。
关键词：城市污水；管道顶管；施工原理；工艺；注意事项
前言
城市化建设中，大量管道工程在地下交错和扩建，极大促进了城市化建设。对于一些经济发展水平较高，人口较为密集的城市，地下管道更加密集，以往的管道施工方法逐渐受到种种因素限制，局限性愈加明显，难以更好的满足施工要求，在这样的背景下，新式的顶管施工技术以其独特的优势逐渐展现在人们面前，较之传统管道施工技术具有更加突出的优越性，获得人们的广泛青睐。
1城市污水管道顶管施工原理
近年来我国城市建设在大规模快速发展，大量管网及地下交通隧道等地下工程不断在新建、扩建和维修。对于人口集中、地面建筑物和地下管线十分密集、地面交通拥挤的繁华城区来说，传统的明挖埋管方法逐渐受到限制；而采用顶管施工则显示出极大优越性。同时，城市可持续发展的战略要求和人们对环保的日益重视，也使得非开挖顶管施工技术越来越受到欢迎。城市污水管道顶管施工又称为非开挖施工方法，该方法是针对当前城市污水管道施工发展需要而新兴的一种不开挖或者少开挖的施工方法，它主要是借助于主顶油缸和管道间中继间的推力，将掘进机或者工具管从工作井内穿出土层并推至接收井内并吊起。此外还需要将掘进机和工具管相关的管道埋设设备装设于接收井和工作井之间，以实现在不开挖的条件下进行地下管道的敷设。顶管施工方法可以穿越地面建筑、公路[1]。河流、地下构筑物等，可应用于排水管线、通讯电缆、天然气石油管道、污水管线等各种管道的非开挖敷设。以下笔者将结合城市污水管道的实际施工情况进行详细介绍城市污水管道顶管施工工艺。
2城市污水管道顶管施工工艺
2.1顶管设备组成及安装
污水管道顶管设备主要由导轨、后背、油缸支架、主顶泵站、主顶油缸、穿墙止水、压注系统、泥浆搅拌等共同组成。以下针对其各组成部分安装进行叙述。（1）导轨：上部导轨采用16号槽钢加工而成，下部采用12号槽钢做成支撑导轨，采用8号导轨作为两排导轨间的水平连接杆，连接两排导轨的支架。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）主顶油缸：主顶油缸是顶进的主要装置，是管节顶进的根本推动力，将主顶油缸安装在油缸支架上，其将其后端仅仅依靠后背，将其安装好之后，用输油管将主顶油缸、主顶泵站与控制台相连；（3）油缸支架：油缸支架主要是用来固定和支撑主顶油缸。其主要是采用12号槽钢加工而成[2]。（4）后背：后背主要是承受主顶油缸后坐力的结构部件，将自身受到主顶油缸的作用力均匀传递给井壁。后背是由混凝土、钢板、工字钢等材料加工而成。（5）穿墙止水：穿墙止水构建主要是防止在顶进过程中工作井外部的水、泥等沿管壁流入工作井内部，因此它是安装在管节外壁和井壁之间的构件。（6）主顶泵站：主顶泵站是给主顶油缸供油和回油的设备，一般安装在工作井旁边。（7）泥浆搅拌和压注系统：这两部分主要用于将搅拌成泥浆并充分膨胀化的膨胀润土，运送至管壁和土壤之间所使用的所有设备的总称。该系统构建一般安装在主顶油缸旁边。
2.2顶管设备选择
本工程为某市城市污水管道建设项目，主要是某污水主干管工程中的第一标段，该工程选址在城市主干道，所以交通流量大，在施工中需要注意规避对交通的影响。工程污水管道施工中，所选择的土管为钢筋混凝土管，管径为600mm～1500mm。管道全长2270m，采用顶管施工。顶管设备的选择，首先需要结合实际情况，主顶站选择400t顶力的设备，设计总站顶力最高值在650t；纠偏千斤顶设备则是选择每台40t顶力的设备，主要安装在顶头后面；液压装置则是选择合理的液压总站、控制箱和管路等元件；减少顶进阻力，现场搅拌泥浆，严格控制泥浆中成分的配比。
2.3管道顶进和接口
设备调试完成后，方可进行后续的管道顶进作业，借助专门的机械设备将管道放在轨道上，将管道顶进土体中，将管道内的土体作为土塞。土体在进入管道内形成一定长度后，停止管道顶进作业，然后采用人工挖土的方式将管道中的土壤取出，清除干净后，方可继续后续管道顶进作业。根据以往积累的大量施工经验，管道在顶入工作坑内达到设计孔深后，才可以开展下一节管道的顶进作业，循环管道顶进。管道顶进之间，需要保持“T”形状的接口，采用“T”形钢套环连接两个相邻的管节，这种接口形状在实际应用中能够有效提升管道整体稳定性，大大降低管道内接口出错现象。
2.4管道的轴线、高程误差的校正
管道产正误差后，由机头前安装的导向油缸、纠编油缸进行管道纠偏，由于顶进时管子间已有连接，误差是逐渐累积和逐渐校正的，在纠正时采用趋势图辅助判断偏差趋势。在顶进过程中每500mm测量一次，并进行数据整理然后绘制成如上曲线图，根据曲线的斜率分析机头偏差发展趋势进行管道的纠编，先根据偏差的实际情况逐渐调整纠偏角度，当曲线到达峰值之后，我们可以判断顶管子已经是开始往回走，甚至可以判断最前部的管机头已经开始向中心靠拢。这样我们就应该把纠偏角度逐渐的减小，然后在适当的时间把机头摆正（前后段没有角度），假如机头往回的趋势过大，则应进行反向纠偏，直至管道的高程趋于正常范围内，此时纠编角度也趋于零。纠偏动作一定要在顶进过程中进行，尽量减小纠偏所产生的折角，否则纠偏所形成的折角将导致所有经过的管口产生连接误差应力。
3城市污水管道顶管施工注意事项
顶管施工具有场地占地面积小与开挖量小等优点，尤其适用于市政建设的污水管道工程及综合性管道工程，但在城市污水管道施工中，需要对以下几个问题予以高度重视：（1）顶管出洞。即打开钢封门，将工具管顶出井外，顶管出洞是整个顶管工程的关键环节，此时要防止工具管前方土坍塌和工具管偏离设计轴线。（2）纠偏。是指工具管偏离设计轴线后，利用工具管内的纠偏机构（纠偏油缸）改变管端方向，减小管线偏差的过程。（3）纠扭。顶进过程中常常遇到管道扭转，这对管道出泥、电机安装等有较大的影响，因此必须加强控制，避免扭转角度过大。（4）导轨偏移。基坑导轨在顶管施工过程中产生左右或高低偏移。（5）洞口止水圈撕裂或外翻。（6）后靠背严重变形、位移或损坏。（7）主顶油缸偏移。（8）地表隆起。在任何一种顶管施工中，若操作不当，都会使机头前方沿滑裂面范围内的土体遭破坏使地表隆起。（9）地面沉降。在顶管机过后或顶管施工完成以后，在管子中心线左右两侧的地面产生沉降，并且随着时间的推延，沉降槽的宽度与深度均与日俱增[3]。（8）在顶进过程中应随时注意地质的变化情况，在如出现流砂现象时，应根据现场实际采用改造顶管的机头、泥砂固结、降低土体的地下水位等不同方法确保顶管的施工。
总结
在当前可持续发展战略背景下，节能、低碳、环保成为各个行业发展的主要指导思想，相应的对城市建设污水管道施工技术提出了要求。而在城市建设污水管道顶管施工中，由于工程特性很容易受到客观因素影响，出现一系列施工问题，所以应结合实际情况，严格遵循施工流程和标准开展作业活动，控制好管道的顶进角度，灵活多变设置污水管道铺设，充分发挥顶管施工低成本、高收益的优势，提高污水管道施工效率和施工质量。
参考文献
[1]张晓行.剖析城市污水管道顶管施工原理、工艺及注意事项[J].江西建材，2016（22）：92+95.
[2]罗仕伟.试论城市建设污水管道顶管施工技术[J].山西建筑，2016，42（25）：140-141.
[3]陆丽嫦.浅谈城市污水管道顶管施工工艺及问题[J].城市建筑，2016（02）：60.
论文作者:庞昌健
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/24
标签：管道论文; 污水论文; 顶管论文; 城市论文; 油缸论文; 导轨论文; 机头论文; 《建筑学研究前沿》2018年第36期论文;